УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДЫХАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2014 года по МПК A63B27/00 

Изобретение относится к устройствам для испытаний дыхательных аппаратов.

Известно устройство - стенд для испытания дыхательных аппаратов, содержащее соединенное со средством передачи данных, имитирующее дыхание человека исполнительное устройство, выполненное в виде поршневого насоса, к выходному каналу рабочей камеры которого подсоединен дыхательный аппарат, в котором имеются редуктор и баллон с газом. Устройство содержит систему датчиков, соединенных со средством передачи данных для управления процессом испытания (патент Германии №19627388, МПК A62B 27/00, 1998).

Недостаток этого устройства заключается в сложности конструкции. Кроме того, использование поршневого насоса не является оптимальным для проведения испытаний.

Известно устройство для испытания дыхательного аппарата, содержащее побудитель расхода газовоздушной смеси, системы дозирования диоксида углерода и воды, измерители содержания диоксида углерода и кислорода, температуры, сопротивления дыханию и влажности, побудитель расхода - основной насос сильфонного, мембранного или поршневого типа, создающий пульсирующий поток газовоздушной смеси с изменением объемного расхода, близким к синусоидальному (ГОСТ Р 12.4.220-2001).

Данное устройство характеризуется следующими недостатками:

- невозможность воспроизводства работы устройства без сброса части ГВС в окружающую среду;

- невозможность воспроизводства работы устройства воспроизводящего динамику дыхания человека;

- невозможность бесступенчатого регулирования глубины дыхания в процессе работы устройства;

- невозможность воспроизводства различных нагрузок при работе устройства, что в итоге снижает эксплуатационные характеристики устройства для испытания дыхательных аппаратов.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик.

Технический результат заключается в создании устройства, исключающего сброс части газовоздушной смеси в окружающую среду, а также воспроизведения динамики дыхания человека и возможности бесступенчатого регулирования глубины дыхания в процессе работы, обеспечение возможности воспроизводства различных нагрузок при проведении испытаний.

Задача решается тем, что в устройстве для испытания дыхательного аппарата, содержащем побудитель расхода газовоздушной смеси, систему дозирования диоксида углерода и воды, измерители содержания диоксида углерода и кислорода, температуры, сопротивления дыханию и влажности, при этом побудитель расхода газовоздушной смеси выполнен в виде соединенной с рециркуляционным контуром рабочей среды емкости, в которой помещен рукав из эластичного материала, полость которого связана с испытываемым аппаратом.

Рециркуляционный контур рабочей среды содержит насос и ресиверы, соединенные с емкостью через управляемые клапаны, между которыми установлен дифференциальный манометр.

Побудитель расхода газовоздушной смеси соединен с входом испытываемого аппарата через управляющий клапан и увлажнитель, а выход - с линией дозирования диоксида углерода, управляющий клапан и побудитель расхода, образуя рециркуляционный контур газовоздушной смеси.

Перед управляющим клапаном установлены датчик температуры и измерители концентрации кислорода и диоксида углерода в газовоздушной смеси.

После управляющего клапана установлены датчик температуры и измерители концентрации кислорода и диоксида углерода.

Внутри рукава побудителя расхода газовоздушной смеси установлены конические перфорированные вставки.

Выполнение побудителя расхода газовоздушной смеси в виде соединенной с рециркуляционным контуром рабочей среды емкости, в которой помещен рукав из эластичного материала, полость которого соединена с испытываемым аппаратом, обеспечивает простоту управления режимами испытаний дыхательного аппарата при минимальной и максимальной нагрузках. При этом обеспечивается исключение сброса части газовоздушной смеси в окружающую среду, а также бесступенчатый переход от минимальной к максимальной нагрузке, и наоборот, что соответствует реальным условиям использования дыхательного аппарата. В отличие от существующих устройств для испытания аппаратов переход от одной нагрузке к другой осуществляется без остановки работы устройства. Управление клапанами рабочей среды легко поддается автоматическому управлению, что повышает оперативность и точность управления.

Выполнение рециркуляционного контура рабочей среды, состоящей из насоса и ресиверов, соединенных с емкостью через управляемые клапаны, между которыми установлены дифференциальный манометр, позволяет упростить конструкцию и управление устройством для испытаний и обеспечивает возможность автоматизации управления работой устройства.

Установка датчика температуры и измерителей концентрации кислорода и диоксида углерода в газовоздушной смеси перед и после управляющего клапана обеспечивает возможность сравнения характеристик газовоздушной смеси на входе и выходе испытываемого аппарата, что обеспечивает проведение испытаний дыхательного аппарата в соответствии с существующими нормативными документами.

Соединение побудителя расхода газовоздушной смеси с входом испытываемого аппарата через управляющий клапан и увлажнитель, а выход - с линией дозирования диоксида углерода, управляющий клапан и побудитель расхода, с образованием рециркуляционного контура газовоздушной смеси обеспечивает воспроизведение газообмена, происходящего при дыхании человека путем уменьшения количества кислорода в имитаторе нагрузки, а также увеличение количества диоксида углерода, и подачу газовоздушной смеси с заданной влажностью и температурой, имитирующее дыхание человека.

Установка после клапана измерителя температуры и измерителей концентрации кислорода и диоксида углерода обеспечивает измерение температуры и содержания диоксида углерода и кислорода на выходе из испытываемого аппарата. При превышении содержания диоксида углерода или снижении содержания кислорода ниже величины, определяемой паспортными характеристиками аппарата, испытание прекращается.

Установка внутри рукава побудителя расхода газовоздушной смеси конических перфорированных вставок исключает эффект «схлопывания» рукава, что повышает надежность побудителя расхода и надежность работы устройства.

На представленных чертежах:

на фиг.1 показана схема устройства; на фиг.2 показан побудитель расхода газовоздушной смеси.

Перечень позиций, указанных на чертежах:

1 - побудитель расхода газовоздушной смеси;

2 - система дозирования диоксида углерода;

3 - система дозирования воды;

4 - измерители содержания диоксида углерода на вдохе;

5 - измеритель содержания диоксида углерода на выдохе;

6 - измеритель содержания кислорода на вдохе;

7 - измеритель содержания кислорода на выдохе;

8 - измеритель температуры;

9 - измеритель влажности;

10 - испытываемый дыхательный аппарат;

11 - блок поглощения диоксида углерода;

12 - электромагнитный клапан;

13 - электромагнитный клапан;

14 - штуцер;

15 - входной штуцер;

16 - выходной штуцер

17 - электромагнитный клапан;

18 - ресивер;;

19 - насос;

20 - электромагнитный клапан;

21 - ресивер

22 - дифференциальный манометр;

23 - датчик расхода;

24 - датчик расхода;

25 - корпус;

26 - крышка;

27 - крышка

28 - кольцевой выступ.

29 - перфорированная крышка;

30 - рукав;

31 - побудитель расхода к газоанализаторам.

Устройство для испытания дыхательного аппарат содержит побудитель расхода газовоздушной смеси 1, систему дозирования диоксида углерода 2, которая может быть выполнена в виде баллона с сжатым газом, редуктора и клапана (не показаны), систему дозирования воды 3 в виде емкости с нагревателем и клапаном дозирования пара, измерители содержания диоксида углерода на вдохе 4 и выдохе 5 в виде газоанализатора, измеритель содержания кислорода на вдохе 6 и выдохе 7, измерители температуры 8 в виде термопреобразователя с вторичным прибором, и измеритель влажности 9 в виде гигрометра с электрическим выходом. Все эти элементы соединены в рециркуляционный контур, подсоединенный к испытываемому изолирующему дыхательному аппарату 10. Кроме этого, рециркуляционный контур содержит блок поглощения диоксида углерода 11, электромагнитный клапан 12 и электромагнитный клапан 13, между которыми рециркуляционный контур подсоединен к штуцеру 14 побудителя расхода газовоздушной смеси 1.

Побудитель расхода ГВС 1 в верхней части снабжен штуцерами 15 и 16. Штуцер 15 через клапан 17 и ресивер 18 соединен с насосом 19, который на входе соединен с электромагнитным клапаном 20 через ресивер 21. Между штуцерами 15 и 16 установлен дифференциальный манометр 22. Между клапаном 17 и ресивером 18 установлен датчик расхода 23, а между ресивером 21 и клапаном 20 установлен датчик расхода 24.

Побудитель расхода газовоздушной смеси 1 выполнен в виде корпуса 25, снабженного крышками 26 и 27. Крышки на внутренней поверхности выполнены с кольцевым выступом 28, снабженным конической перфорированной крышкой 29, и на этих выступах закреплен рукав 30, выполненный из эластичного материала.

Для подачи в измерители содержания диоксида углерода 6 и кислорода 4 между дыхательным аппаратом 10 и блоком поглощения диоксида углерода 11 установлен побудитель расхода к газоанализаторам 31.

Устройство работает следующим образом.

При включении насоса 19 рабочая среда поступает в полость побудителя расхода 1, образованную корпусом 25 и рукавом 30, через штуцер 15, расположенный на крышке 28. Под давлением рукав 30 деформируется и газовоздушная смесь из его полости поступает в рециркуляционный контур через электромагнитный клапан 13, последовательно проходя через систему дозирования диоксида углерода 2, систему дозирования воды 3, измеритель содержания диоксида углерода 5, измеритель влажности 9, измеритель температуры 8, измеритель содержания кислорода на выдохе 7. Газовоздушная смесь поступает в испытываемый дыхательный аппарат 10, из него - в блок поглощения диоксида углерода 11, через клапан 12 возвращается через штуцер 14, расположенный на крышке 27, в полость рукава 30, при закрытии клапана 17 и открытии клапана 20 газовоздушная смесь поступает на вход насоса, за счет падения давления в корпусе 25 рукав возвращается исходное положение, что соответствует вдоху. При открытии клапана 12 ГВС проходит через блок поглощения диоксида углерода, и ее состав контролируется измерителями содержания диоксида углерода 4 и измерителем содержания кислорода 6, подаваемого побудителем расхода 31. Объем рабочей среды, подаваемой насосом 19, численно равен объему газовоздушной смеси и на вдохе и на выдохе контролируется датчиками расхода 23 и 24. Расположенные на кольцевом выступе 28 конические крышки 29 при выдохе препятствуют схлопыванию рукава 30, тем самым повышая надежность работы побудителя расхода газовоздушной смеси 1.

Таким образом, за счет переключения клапанов 17 и 20 происходят сжатие и расширение рукава 30, имитирующие процесс дыхания. При запирании электромагнитных клапанов 17 или 20 насос не выключается, а повышает давление рабочей среды в ресивере 18 и создает разряжение рабочей среды в ресивере 21, что позволяет экономить электроэнергию за счет выбора насоса меньшей производительности.

Перепад давления между штуцерами 15 и 16, расположенными на крышке 26, измеряется дифференциальным манометром 22 и соответствует сопротивлению дыхания дыхательного аппарата 10.

Устройство обеспечивает исключение сброса части газовоздушной смеси в окружающую среду и воспроизводит динамику дыхания человека, а также обеспечивает возможность бесступенчатого регулирования глубины дыхания в процессе испытания дыхательных аппаратов.

Устройство для испытаний дыхательного аппарата содержит побудитель расхода газовоздушная смеси системы дозирования диоксида углерода и воды, измерители содержания диоксида углерода и кислорода, температуры, сопротивления дыханию и влажности, блок поглощения диоксида углерода. Новым является выполнение побудителя расхода газовоздушной смеси в виде соединенной с рециркуляционным контуром рабочей среды емкости, в которой помещен рукав из эластичного материала, полость которого соединена с испытываемым аппаратом. Рециркуляционный контур рабочей среды содержит насос и ресиверы, соединенные с емкостью через управляемые клапаны, между которыми установлены датчики перепада давлений и расхода. Перед клапаном установлены датчик температуры и измерители концентрации кислорода и диоксида углерода в газовоздушной смеси. Устройство обеспечивает исключение сброса части газовоздушной смеси в окружающую среду и воспроизводит динамику дыхания человека, а также обеспечивает возможность бесступенчатого регулирования глубины дыхания в процессе испытания дыхательных аппаратов. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для испытания дыхательного аппарата, содержащее побудитель расхода газовоздушной смеси, системы дозирования диоксида углерода и воды, измерители содержания диоксида углерода и кислорода, температуры, сопротивления дыханию и влажности, блок поглощения диоксида углерод, отличающееся тем, что побудитель расхода газовоздушной смеси выполнен в виде соединенной с рециркуляционным контуром рабочей среды емкости, в которой помещен рукав из эластичного материала, полость которого соединена с испытываемым аппаратом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рециркуляционный контур рабочей среды содержит насос и ресиверы, соединенные с емкостью через управляемые клапаны, между которыми установлены датчики перепада давлений и расхода.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что перед клапаном установлены датчик температуры и измерители концентрации кислорода и диоксида углерода в газовоздушной смеси.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что побудитель расхода газовоздушной смеси соединен с входом испытываемого аппарата через управляющий клапан и увлажнитель, а выход - с линией дозирования диоксида углерода, управляющий клапан и побудитель расхода, образуя рециркуляционный контур газовоздушной смеси.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что после клапана установлены датчик температуры и измерители концентрации кислорода и диоксида углерода.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри рукава побудителя расхода газовоздушной смеси установлены конические перфорированные вставки.